一種渦流管式氣液分離器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種石油天然氣行業(yè)、化工行業(yè)、環(huán)保行業(yè)用的氣液分離裝置，特別是一種渦流管式氣液分離器。
【背景技術(shù)】
[0002]在石油天然氣行業(yè)、化工行業(yè)、環(huán)保行業(yè)等，需要大量使用到氣液分離器，用來分離含液氣體中的液體和含氣液體中的氣體。氣液分離器按結(jié)構(gòu)形式主要分為臥式氣液分離器和立式氣液分離器兩種。
[0003]臥式氣液分離器的原理是將含液氣體停留在腔體內(nèi)一段時(shí)間，以液體自身重力作為驅(qū)動(dòng)力使氣液兩相分離，具有結(jié)構(gòu)簡單、處理量大、耗能小、壓降小、易于維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)，但因?yàn)樾枰ＷC氣液兩相在腔體內(nèi)的停留時(shí)間，所以體積大、笨重、造價(jià)高、不耐高壓、分離效果差，其能分離液滴的直徑極限值通常多10ym0
[0004]立式氣液分離器的工作原理是通過氣液旋流效應(yīng)產(chǎn)生的離心力來分離氣體中的液體，常見的立式氣液分離器有GLCC (Gas-Liquid Cylindrical Cyclone氣液柱狀旋流分離器)、旋風(fēng)分離器、螺旋片導(dǎo)流式氣液分離器、旋流板式氣液分離器、軸流式氣液旋流分離器等，均是利用氣液兩相的慣性或者安裝螺旋葉片使氣液兩相進(jìn)入工作腔之后，產(chǎn)生強(qiáng)烈旋轉(zhuǎn)，由螺旋產(chǎn)生的離心效應(yīng)將密度大的液相甩向器壁，并在重力作用下，沿筒壁下落至底部儲(chǔ)液區(qū)，并從液相出口流出，旋轉(zhuǎn)的氣流在工作腔內(nèi)收縮向中心流動(dòng)，向上形成二次渦流經(jīng)氣相出口流出或者直接經(jīng)氣相出口流出。立式氣液分離器一般都具有停留時(shí)間短、設(shè)備體積和占地面積小、容易安裝、維護(hù)方便的優(yōu)點(diǎn)，但其缺點(diǎn)是易磨損、且對粘度較大流體適應(yīng)性差、對流量變化較為敏感。
[0005]在布置安裝空間有限的應(yīng)用場合如海上油田等，因?yàn)榭衫玫陌惭b空間非常有限，就要求氣液分離器盡量緊湊和節(jié)約能源，所以需要體積小、占地面積小、高效而又節(jié)能的氣液分離器，從而提高平臺(tái)空間的利用率，符合上述特征的立式氣液分離器成為安裝空間有限的氣液分離場合的首選。
[0006]雖然現(xiàn)有的立式氣液分離器具有能耗小、體積和占地面積小、操作范圍比臥式分離器寬、造價(jià)較低、易安裝維護(hù)、分離效率高、無活動(dòng)件的優(yōu)點(diǎn)，但因?yàn)闅庖簝上嘣谇惑w的內(nèi)壁行進(jìn)時(shí)需要保證足夠的螺旋圈數(shù)以使氣液兩相充分分離，所以其軸向尺寸依然很大。另夕卜，由于腔體芯部會(huì)形成二次渦流，而氣液兩相入口多與氣相出口管接近，所以會(huì)形成二次挾帶和短路流，從而影響最終分離效率。
[0007]特別是，因?yàn)楝F(xiàn)有的立式氣液分離器都是使氣液兩相流產(chǎn)生離心效應(yīng)來工作的，一旦腔體直徑確定，就只能在相對較小的流量范圍內(nèi)運(yùn)行，所以，現(xiàn)有的立式氣液分離器調(diào)節(jié)比小，如果流量變小或者突破流量下限，就無法持續(xù)補(bǔ)充維持螺旋需要的有效能量，導(dǎo)致離心效應(yīng)不明顯，分離效果下降；反之如果流量太大或者出現(xiàn)段塞流，容易大量產(chǎn)生二次挾帶和短路流或者迅速提升腔內(nèi)液位，甚至淹沒整個(gè)工作腔，導(dǎo)致無法正常工作。
[0008]公開號(hào)為CN 102470308 A的專利文件公開了一種氣體-液體混合物的小型慣性分1?系統(tǒng)，這種分尚系統(tǒng)是以GLCC分尚器為基礎(chǔ)，在入口管道作改動(dòng)，讓氣液兩相在入口管道中在重力作用下分層，并以此作為一級(jí)分離，然后把柱狀旋流作為二級(jí)分離，該分離系統(tǒng)雖然具有體積小的優(yōu)點(diǎn)，但仍然沒有克服停留時(shí)間長、對粘度較大流體適應(yīng)性差、流量變化會(huì)影響分離效果等的缺點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種分離效率高，結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，容易制造的渦流管式氣液分離器。
[0010]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:
一種禍流管式氣液分離器，包括豎向的殼體，所述殼體內(nèi)安裝有一級(jí)螺旋分離裝置和二級(jí)螺旋分離裝置，所述二級(jí)螺旋分離裝置位于所述一級(jí)螺旋分離裝置的上方，所述殼體的下端設(shè)置有液相出口 ；所述一級(jí)螺旋分離裝置包括一級(jí)離心殼，所述一級(jí)離心殼內(nèi)安裝有一級(jí)離心軸，所述一級(jí)離心軸上設(shè)置有螺旋狀的一級(jí)渦流葉片，所述一級(jí)離心殼的下端設(shè)置有伸出所述殼體外的兩相流入口 ；所述二級(jí)螺旋分離裝置包括二級(jí)離心殼，所述二級(jí)離心殼內(nèi)安裝有二級(jí)離心軸，所述二級(jí)離心軸上設(shè)置有螺旋狀的二級(jí)渦流葉片，所述二級(jí)離心殼的上端設(shè)置有伸出所述殼體外的氣相出口 ；所述一級(jí)渦流葉片和二級(jí)渦流葉片的旋向相同，所述一級(jí)離心殼的上端和所述二級(jí)離心殼的下端與所述殼體內(nèi)部連通。
[0011 ] 所述一級(jí)離心軸與所述二級(jí)離心軸同軸心。
[0012]所述一級(jí)離心殼的上端設(shè)置有上大下小的導(dǎo)流錐。
[0013]所述二級(jí)離心殼的下端設(shè)置有上小下大的集氣錐。
[0014]所述二級(jí)離心殼的側(cè)壁設(shè)置有溢流孔。
[0015]所述兩相流入口的管道上設(shè)置有直角彎頭。
[0016]所述一級(jí)渦流葉片和二級(jí)渦流葉片的螺旋升角為12°到75°。
[0017]所述二級(jí)渦流葉片的螺旋升角大于所述一級(jí)渦流葉片的螺旋升角。
[0018]所述一級(jí)離心軸與所述二級(jí)離心軸的直徑比為:(1-2):1 ;所述一級(jí)渦流葉片與所述二級(jí)渦流葉片的直徑比為:(1-1.5):1。
[0019]所述一級(jí)離心軸和一級(jí)渦流葉片與一級(jí)離心殼的內(nèi)壁之間形成的帶有螺旋升角的通道軸向截面積大于所述二級(jí)離心軸和二級(jí)渦流葉片與二級(jí)離心殼內(nèi)壁之間形成的帶有螺旋升角的通道軸向截面積。
[0020]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明采用兩級(jí)離心分離的方式，能對氣液兩相流進(jìn)行高效的氣液分離，分離后的氣相含液量下降到3%以下，液相含氣量下降到1%以下，為氣相和液相的計(jì)量、采樣和凈化提供了保障，減少了氣液混合流體對后續(xù)設(shè)備和管道引起的顫振、氣蝕、腐蝕等危害，具有結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，容易制造等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)，由于具有二次加速的分離、大流量緩沖的效果，在流量、氣液比變動(dòng)大而頻繁和段塞流的情況下，均能取得很好的氣液分離效果，不會(huì)產(chǎn)生短路流和二次挾帶，消除了短路流和二次挾帶對分離效果的影響，廣泛適用于各種氣液分離領(lǐng)域，尤其適用于高分離率要求的氣液分離場合，氣液分離效果可以做到1:100體積的液氣比，能夠分離的最小液滴直徑大于等于5 μ m。
【附圖說明】
[0021]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明。
[0022]圖1為本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是一級(jí)螺旋分離裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3是二級(jí)螺旋分離裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖4是二級(jí)螺旋分離中的溢流孔分布示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023]參照圖1至圖4，一種渦流管式氣液分離器，包括豎向的殼體1，所述殼體I內(nèi)安裝有一級(jí)螺旋分離裝置3和二級(jí)螺旋分離裝置2，所述二級(jí)螺旋分離裝置2位于所述一級(jí)螺旋分離裝置3的上方，二級(jí)螺旋分離裝置2的下端和一級(jí)螺旋分離裝置3的上端，以及二級(jí)螺旋分離裝置2的外壁和一級(jí)螺旋分離裝置3的外壁與殼體I的內(nèi)壁之間留有一定的空間。所述殼體I的下端設(shè)置有液相出口 11 ;所述一級(jí)螺旋分離裝置3包括一級(jí)離心殼30，所述一級(jí)離心殼30內(nèi)安裝有一級(jí)離心軸322，所述一級(jí)離心軸322上設(shè)置有螺旋狀的一級(jí)渦流葉片321，所述一級(jí)離心殼30的下端設(shè)置有伸出所述殼體I外的兩相流入口 33，所述兩相流入口 33的管道上設(shè)置有直角彎頭，所述兩相流入口 33與殼體I之間可以焊接，也可以采用法蘭連接，一級(jí)離心殼30與殼體I之間可以通過兩相流入口 33支撐固定，在大流量情況下，可以在一級(jí)離心殼30與殼體I之間增加徑向翅板連接。
[0024]所述二級(jí)螺旋分離裝置2包括二級(jí)離心殼20，所述二級(jí)離心殼20內(nèi)安裝有二級(jí)離心軸222，所述二級(jí)離心軸222上設(shè)置有螺旋狀的二級(jí)渦流葉片221，所述二級(jí)離心殼20的上端設(shè)置有伸出所述殼體I外的氣相出口 21